(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面の軸方向一部分にラック歯を有する金属製のラック軸に於いて、引抜材を所定の長さに切断して成る中間素材の前面の軸方向一部分に、前記ラック歯を形成する事によって造られており、且つ、前記引抜材の外周面の断面形状が、各頂点がこの引抜材の中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状である事を特徴とするラック軸。
【請求項２】
請求項１に記載したラック軸の製造方法であって、金属材料に引抜加工を施す事により、その外周面の断面形状が、各頂点がその中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状である引抜材を得る工程と、この引抜材を所定の長さに切断して成る中間素材を得る工程と、この中間素材の外周面のうち、前記ラック歯を形成すべき部分から外れた部分であって、且つ、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各直線部のうちの少なくとも２つの直線部に対応する部分を、治具により押さえた状態で、前記中間素材の前面の軸方向一部分に前記ラック歯を形成する工程と、前記中間素材の外周面のうち、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各円弧部に対応する部分であるＲ面取り部の軸方向２箇所位置を支持した状態で、前記中間素材を回転させ、この回転に伴って生じる、前記各Ｒ面取り部の、軸方向に関して前記２箇所位置から外れた位置での振れを測定する事に基づいて、前記中間素材の曲がりを測定すると共に、この測定した中間素材の曲がりに基づいて、この中間素材の曲り直し作業を行う工程とを備える事を特徴とするラック軸の製造方法。
【請求項３】
ハウジングと、ラックブッシュと、ラック軸と、ピニオン軸と、押圧手段とを備え、
このうちのハウジングは、車体に固定されるものであり、
前記ラックブッシュは、筒状に造られたもので、前記ハウジングの内側に固定されており、
前記ラック軸は、前面の軸方向一部分にラック歯を有するもので、外周面を、前記ラックブッシュの内周面により軸方向の摺動を可能に支持された状態で、前記ハウジングの内側に配置されており、
前記ピニオン軸は、外周面の軸方向一部分にピニオン歯を有するもので、このピニオン歯を前記ラック歯に噛合させた状態で、前記ハウジングの内側に回転可能に支持されており、
前記押圧手段は、押圧部材を有するもので、前記ラック軸の背面のうち、このラック軸を挟んで前記ピニオン軸と反対側の部分を前記押圧部材により弾性的に押圧した状態で、前記ハウジングの内側に配置されている、
ラックピニオン式ステアリングギヤユニットに於いて、
前記ラック軸が請求項１に記載したラック軸である事を特徴とするラックピニオン式ステアリングギヤユニット。
【請求項４】
前記ラックブッシュの内周面と前記押圧部材の先端部に設けた押圧面とのうちの少なくとも一方の面が、前記ラック軸の外周面に対して、非円形係合した状態で摺接している、請求項３に記載したラックピニオン式ステアリングギヤユニット。
【請求項５】
互いに摺接する前記ラックブッシュの内周面と前記ラック軸の外周面とのうちの何れか一方の周面に、１乃至複数の凸部又は凹部が、軸方向に連続する状態で形成されている、請求項４に記載したラックピニオン式ステアリングギヤユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のステアリング装置を構成するラックピニオン式ステアリングギヤユニットと、このラックピニオン式ステアリングギヤユニットを構成するラック軸と、このラック軸の製造方法との改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリング装置として従来から、ラックピニオン式のステアリングギヤユニットを備えたものが広く使用されている。図１２〜１６は、この様なステアリング装置の従来構造の１例を示している。このステアリング装置は、図１２に全体構成を示す様に、運転者が操作するステアリングホイール１の回転運動を、ラックピニオン式のステアリングギヤユニット５によって直線運動に変換する事により、図示しない左右の操舵輪に対して所望の舵角を付与可能な構成を有する。この様な構成を実現する為に具体的には、前記ステアリングホイール１を、ステアリングシャフト２の後端部に固定している。これと共に、このステアリングシャフト２の前端部を、１対の自在継手３、３及び中間シャフト４を介して、前記ステアリングギヤユニット５を構成するピニオン軸６の基端部に接続している。更に、このステアリングギヤユニット５を構成する、前記ピニオン軸６に噛合させたラック軸７の両端部に、それぞれが左右の操舵輪に対して連結される、１対のタイロッド８、８の基端部を接続している。
【０００３】
前記ステアリングギヤユニット５は、図１３〜１６に詳示する様に、ハウジング９と、ピニオン軸６と、ラック軸７と、押圧手段１０とを備える。
このうちのハウジング９は、車体に固定されるもので、前記ラック軸７の中間部を収容する第一収容体１１と、前記ピニオン軸６の先半部を収容する第二収容体１２と、前記押圧手段１０を収容する第三収容体１３とを、一体に備える。
又、前記ピニオン軸６は、外周面の先端寄り部分にピニオン歯１４を有する。この様なピニオン軸６は、先半部を前記第二収容体１２の内側に挿入した状態で、この第二収容体１２に対し、１対の転がり軸受１５、１６により回転のみ可能に支持されている。
【０００４】
又、前記ラック軸７は、前面の軸方向一端寄り部分にラック歯１７を有する。このラック軸７の外周面は、このラック歯１７を形成した部分を除き、円筒面である。即ち、このラック軸７の外周面の断面形状は、軸方向に関して前記ラック歯１７から外れた部分では円形であり、軸方向に関してこのラック歯１７を形成した部分では、このラック歯１７に対応する部分が直線で、残りの部分が円弧形である。この様なラック軸７は、軸方向中間部を前記第一収容体１１の内側に挿通すると共に、前記ラック歯１７を前記ピニオン歯１４に噛合させた状態で、前記第一収容体１１に対し、１対のラックブッシュ１８、１８を介して軸方向の変位を可能に支持されている。
尚、本明細書及び特許請求の範囲で「断面形状」とは、特に断らない限り、対象となる部材の、中心軸に直交する仮想平面に関する断面形状を言う。
【０００５】
前記両ラックブッシュ１８、１８は、耐油性を有する合成樹脂、自己潤滑性を有する金属、含油メタル等の低摩擦材により、全体を円筒状に造られている。又、これら両ラックブッシュ１８、１８の内周面の円周方向複数箇所（図１４〜１５に示した例では、円周方向ほぼ等間隔の３箇所）にガイド凸部２０、２０を、同じく外周面の円周方向少なくとも１箇所（図１４〜１５に示した例では、円周方向等間隔の２箇所）に係合凸部２１、２１を、それぞれ有している。これら両ラックブッシュ１８、１８は、前記両係合凸部２１、２１を、前記第一収容体１１の内周面の両端寄り部分に形成した係合凹部１９、１９に係合させる事により、円周方向の位置決めを図った状態で、この第一収容体１１の内周面の両端寄り部分に内嵌固定されている。又、この状態で、前記各ガイド凸部２０、２０の先端面を、前記ラック軸７の外周面のうち、前記ラック歯１７から外れた部分に対し、軸方向の摺動を可能に接触させている。
【０００６】
又、前記押圧手段１０は、前記第三収容体１３の内側に収容されており、押圧部材２２と、ばね２３とを備える。そして、このうちの押圧部材２２の先端面である押圧面を、前記ラック軸７の背面のうち、このラック軸７を挟んで前記ピニオン軸６と反対側の部分に対し、このラック軸７の軸方向の摺動を可能に接触させている。又、この状態で、前記ばね２３により、前記押圧部材２２を前記ラック軸７の背面に向け、弾性的に押圧している。これにより、前記ピニオン歯１４と前記ラック歯１７との噛合部に予圧を付与する事によって、この噛合部で異音が発生するのを抑制する共に、ステアリング装置の操作感を向上させている。尚、前記押圧部材２２は、全体が上述の様な低摩擦材により造られているか、或いは、前記ラック軸７の背面と摺接する押圧面に低摩擦材層を有している。
【０００７】
そして、上述の様に構成するステアリングギヤユニット５のうち、前記ピニオン軸６の基端部に、前記中間シャフト４の前端部を、自在継手３を介して接続している。これと共に、前記ラック軸７の軸方向両端部に、前記両タイロッド８、８の基端部を、ボールジョイント２４、２４を介して接続している。尚、これら両ボールジョイント２４、２４は、前記ラック軸７の両端部に対し、それぞれねじ止め等により固定されている。
【０００８】
上述の様に構成するステアリング装置の場合、運転者が前記ステアリングホイール１を操作すると、このステアリングホイール１の回転が、前記ステアリングシャフト２と、前記両自在継手３、３及び中間シャフト４とを介して、前記ピニオン軸６に伝達される。この結果、前記ラック軸７が軸方向に変位し、これに伴って、前記両タイロッド８、８が押し引きされる事により、左右の操舵輪に所望の舵角が付与される。
【０００９】
上述した従来のラック軸７は、例えば図１７に示す様な工程順で製造する。先ず、ステップ１（Ｓ１）で、素材となる、断面形状が円形のコイル材を用意する。次に、ステップ２（Ｓ２）で、この素材に対し、焼鈍の処理を施す事により、この素材の内部ひずみを取り除く。次に、ステップ３（Ｓ３）で、この焼鈍の処理を施した素材に対し、外径研削の処理を施す事により、この素材の外径寸法を所望の大きさに整える。次に、ステップ４（Ｓ４）で、この外径研削の処理を施した素材を所定の長さに切断する事により、所定の長さを有する円柱状の中間素材を得る。次に、ステップ５（Ｓ５）で、この中間素材に対し、両端加工を施す事により、この中間素材の両端面に、前記両ボールジョイント２４、２４をねじ止め固定する為のねじ孔を形成する。次に、ステップ６（Ｓ６）で、この両端加工を施した中間素材に対し、前面の軸方向一端寄り部分に歯加工（塑性加工と切削加工とのうちの少なくとも一方）を施す事により、当該部分に前記ラック歯１７を形成する。次に、ステップ７（Ｓ７）で、この歯加工を施した中間素材に対し、熱処理を施す事により、前記ラック歯１７の硬度等の機械的性質を向上させる。次に、ステップ８（Ｓ８）で、この熱処理を施した中間素材に対し、曲り直しの処理を施す。次に、ステップ９（Ｓ９）で、この曲り直しの処理を施した中間素材に対し、表面仕上げの処理を施す事により、前記ラック軸７を完成させる。そして、最後のステップ１０（Ｓ１０）で、このラック軸７の洗浄を行い、このラック軸７の製造作業を完了する。
【００１０】
ところで、上述の様なラック軸７の製造方法の場合、前記両端加工を施した後の中間素材に歯加工を施す際には、この中間素材に加工力の一成分として、大きな回転力が加わる。ところが、上述した従来構造の場合、この様な回転力に対抗する、前記中間素材の回転阻止力を十分に確保する事が難しい。即ち、この様な中間素材の回転阻止力を得る方法として、この中間素材の外周面のうち、歯加工を施す部分から外れた部分を、治具により押さえ付ける方法が考えられる。ところが、前記中間素材の外周面は、単なる円筒面である為、当該方法によって得られる回転阻止力は、前記中間素材の外周面と前記治具の表面との間に作用する摩擦力のみとなり、余り大きくできない。従って、前記中間素材に歯加工を施す際に、前記回転力が前記回転阻止力に打ち勝って、この中間素材が回動する可能性がある。この際に、この中間素材が僅かでも回動すると、前記ラック歯１７を精度良く形成する事ができなくなる。そして、このラック歯１７を精度良く形成できなかった場合には、使用時に、このラック歯１７と前記ピニオン歯１４との噛合部で異音が発生したり、この噛合部での動力伝達効率が低下して、前記ステアリングホイール１の操作感が悪化したり、更には、前記噛合部の摩耗が促進して、前記ラック軸７及びピニオン軸６の寿命が短くなると言った、各種の不具合が発生する。
【００１１】
又、自動車の運転時に、前記ラック軸７には、車輪が逆動作する際に、回転力が作用する場合がある。ところが、上述した従来構造の場合には、この様な回転力に対して、前記ラック軸７の回動を阻止する機能が乏しい。即ち、上述した従来構造の場合、当該機能は、前記ラック軸７の円筒状の外周面と、前記各ラックブッシュ１８、１８の内周面及び前記押圧部材２２の押圧面との摩擦係合によっては、殆ど発揮されず、実質的に、前記ラック歯１７と前記ピニオン歯１４との噛合のみによって発揮される。この為、前記ラック軸７に作用する回転力が大きくなった場合に、このラック軸７が僅かとは言え回動し、前記ラック歯１７と前記ピニオン歯１４との噛合状態が不適正になる可能性がある。そして、この噛合状態が不適正になった場合には、やはり、上述した様な各種の不具合が発生する。
【００１２】
尚、特許文献１〜３には、ラック軸の外周面のうち、ラック歯から外れた部分に、断面形状が非円形の部分を設け、この断面形状が非円形の部分にラックブッシュの内周面や押圧部材の押圧面を係合させる事によって、前記ラック軸の回動を阻止する機能を高められる様にした構造が記載されている。
ところが、これら特許文献１〜３に記載された構造の場合、前記ラック軸は、所定の長さを有する円柱状又は円管状の中間素材から造られており、このラック軸の外周面のうち、前記ラック歯から外れた部分に存在する、断面形状が非円形の部分は、当該中間素材に鍛造加工を施す事によって形成されている。即ち、前記断面形状が非円形の部分を形成する作業は、製造すべきラック軸毎に、個別に行われている。従って、その分だけ製造コストが嵩む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−２３８６５０号公報
【特許文献２】特開２００４−３４８２９号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述の様な事情に鑑み、外周面のうち、ラック歯から外れた部分の断面形状が非円形になっているラック軸を、精度良く、且つ、低コストで造れる構造、及び、その製造方法と、このラック軸を備えたラックピニオン式ステアリングギヤユニットを提供すべく発明したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のラック軸とその製造方法及びラックピニオン式ステアリングギヤユニットのうち、請求項１に記載したラック軸は、金属製で、前面（外周面の径方向片側面）の軸方向一部分にラック歯を有する。
特に、請求項１に記載したラック軸に於いては、素材となる引抜材を所定の長さに切断して成る中間素材の前面の軸方向一部分に、前記ラック歯を形成する事によって造られており、且つ、前記引抜材の外周面の断面形状が、各頂点がこの引抜材の中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状である。言い換えれば、前記引抜材の外周面の断面形状が、基本となる正八角形の各頂点部分を、それぞれ前記引抜材の中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧に置き換えた形状になっている。
【００１６】
又、請求項２に記載したラック軸の製造方法は、上述の請求項１に記載したラック軸の製造方法であって、金属材料に引抜加工を施す事により、その外周面の断面形状が、各頂点がその中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状である引抜材（言い換えれば、その外周面の断面形状が、基本となる正八角形の各頂点部分を、それぞれその中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧に置き換えた形状になっている引抜材）を得る工程と、この引抜材を所定の長さに切断して成る中間素材を得る工程と、この中間素材の外周面のうち、前記ラック歯を形成すべき部分から外れた部分であって、且つ、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各直線部のうちの少なくとも２つの直線部に対応する部分を、治具により押さえた状態で、前記中間素材の前面の軸方向一部分に前記ラック歯を形成する工程と、前記中間素材の外周面のうち、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各円弧部に対応する部分であるＲ面取り部の軸方向２箇所位置を支持した状態で、前記中間素材を回転させ、この回転に伴って生じる、前記各Ｒ面取り部の、軸方向に関して前記２箇所位置から外れた位置での振れを測定する事に基づいて、前記中間素材の曲がりを測定すると共に、この測定した中間素材の曲がりに基づいて、この中間素材の曲り直し作業を行う工程とを備える。
【００１７】
又、請求項３に記載したラックピニオン式ステアリングギヤユニットは、ハウジングと、ラックブッシュと、ラック軸と、ピニオン軸と、押圧手段とを備える。
このうちのハウジングは、車体に固定されるものである。
又、前記ラックブッシュは、筒状に造られたもので、前記ハウジングの内側に固定されている。
又、前記ラック軸は、前面（外周面の径方向片側面）の軸方向一部分にラック歯を有するもので、外周面を、前記ラックブッシュの内周面により軸方向の摺動を可能に支持された状態で、前記ハウジングの内側に配置されている。
又、前記ピニオン軸は、外周面の軸方向一部分にピニオン歯を有するもので、このピニオン歯を前記ラック歯に噛合させた状態で、前記ハウジングの内側に回転可能に支持されている。
又、前記押圧手段は、押圧部材を有するもので、前記ラック軸の背面（外周面の径方向他側面）のうち、このラック軸を挟んで前記ピニオン軸と反対側の部分を前記押圧部材により弾性的に押圧した状態で、前記ハウジングの内側に配置されている。
特に、請求項３に記載したラックピニオン式ステアリングギヤユニットに於いては、前記ラック軸が、上述の請求項１に記載したラック軸である。
【００１８】
本発明のラックピニオン式ステアリングギヤユニットを実施する場合に、好ましくは、請求項４に記載した発明の様に、前記ラックブッシュの内周面と前記押圧部材の先端部に設けた押圧面とのうちの少なくとも一方の面を、前記ラック軸の外周面に対して、非円形係合させた状態で摺接させる。例えば、前記少なくとも一方の面を、前記ラック軸の外周面のうちで、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各直線部のうちの少なくとも２つの直線部に対応する部分に摺接させる。
【００１９】
より好ましくは、請求項５に記載した発明の様に、互いに摺接する前記ラックブッシュの内周面と前記ラック軸の外周面とのうちの何れか一方の周面に、１乃至複数の凸部又は凹部を、軸方向に連続する状態で形成する。
【発明の効果】
【００２０】
上述の様に構成する本発明のラック軸とその製造方法及びラックピニオン式ステアリングギヤユニットの場合には、ラック軸を製造する際に、ラック歯を精度良く形成する事ができる。即ち、本発明のラック軸は、素材となる引抜材を、所定の長さに切断して成る中間素材の前面の軸方向一部分に、前記ラック歯を形成する事によって造られるが、前記引抜材及び中間素材の外周面の断面形状は、非円形（各頂点がその中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状）になっている。この為、請求項２に記載した発明の様に、前記中間素材の外周面のうち、前記ラック歯を形成すべき部分から外れた部分であって、且つ、断面形状に関して前記略正八角形状を構成する各直線部のうちの少なくとも２つの直線部に対応する部分を、治具により押さえた状態で、前記ラック歯の形成を行えば、このラック歯を形成する際の、前記中間素材の回転防止効果を十分に高める事ができる。この為、前記ラック歯を精度良く形成する事ができる。
【００２１】
又、本発明のラック軸を製造する際には、素材である引抜材を得た段階で、完成後のラック軸の外周面のうち、ラック歯から外れた部分に必要な断面形状を得られる。この為、製造すべきラック軸の中間素材毎に、当該部分に必要な断面形状を得る為の加工を施す必要がなくなる。従って、その分だけ加工工数を少なくする事ができ、製造コストの低減を図れる。
【００２２】
又、本発明のラック軸の素材となる引抜材の様に、外周面の断面形状が非円形になっている引抜材は、製造に伴って曲がりが生じ易い。但し、本発明のラック軸の素材となる引抜材の場合には、外周面の断面形状が、各頂点がこの引抜材の中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状になっている。この様な引抜材の場合には、外周面の断面形状が単なる正八角形（各頂点が、断面形状を表す線に関して、微分不能な角部になった正八角形）である引抜材に比べて、製造に伴って生じる曲がりを抑えられる。但し、この様な効果を得られるにしても、製造に伴って曲がりが生じる可能性はある。この為、本発明のラック軸を製造する場合も、前述の図１７に示した従来のラック軸の製造方法の場合と同様、製造工程の何れかの段階で、前記中間素材の曲り直しの処理を行う事が好ましい。
【００２３】
この様に、前記中間素材の曲り直しの処理を行う場合には、先ず、この中間素材に生じている、曲がりを測定する必要がある。本発明のラック軸の場合には、前記中間素材の外周面のうち、この外周面の断面形状に関して前記略八角形状を構成する各円弧部に対応する部分に、Ｒ面取り部が存在する。これら各Ｒ面取り部は、曲率中心が前記中間素材の中心軸で総て一致しており、且つ、曲率半径も総て等しくなっている。この為、従来から知られている、断面形状が円形である丸棒の曲がり測定を行う場合と同様の方法で、前記中間素材の曲がりを、前記各Ｒ面取り部を利用して、精度良く測定する事が可能となる。具体的には、請求項２に記載した発明の様に、前記中間素材を、前記各Ｒ面取り部の軸方向２箇所位置で支持した状態で、この中間素材を回転させる。そして、この回転に伴って生じる、前記各Ｒ面取り部の、軸方向に関して前記２箇所位置から外れた位置での振れを測定する事に基づいて、前記中間素材の曲がりを精度良く測定する事ができる。この為、請求項２に記載した発明の様に、この様に測定した中間素材の曲がりに基づいて、この中間素材の曲り直し作業を精度良く行う事ができる。
【００２４】
又、本発明の場合、前記ラック軸の外周面のうち、ラック歯から外れた部分の断面形状が、軸方向の全長に亙り、同一の非円形形状になっている。この為、例えば請求項４に記載した発明の様に、ラックピニオン式ステアリングギヤユニットの組立状態で、ラックブッシュの内周面と押圧部材の押圧面とのうちの少なくとも一方の面を、前記ラック軸の外周面に対して非円形係合させた状態で摺接させれば、使用時に於ける、前記ラック軸の回転阻止効果を高める事ができる。従って、前記ラック歯と前記ピニオン歯との噛み合い状態を適正な状態に維持し易くできる。
【００２５】
又、本発明のラックピニオン式ステアリングギヤユニットの場合、前記ラック軸の外周面のうち、前記ラック歯から外れた部分の加工方向である、前記素材となる引抜材の引抜方向と、当該部分に対する前記ラックブッシュの内周面及び前記押圧部材の押圧面の摺動方向とが、それぞれ前記ラック軸の軸方向になっていて、互いに一致している。この為、これら各面同士の摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を小さくできる。
更に、請求項５に記載した発明の構成を採用すれば、前記ラックブッシュの内周面と前記ラック軸の外周面との摺接面積が少なくなると共に、これら両周面同士の間に潤滑油を保持し易くなる。この為、これら両周面同士の摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を、より小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態の第１例に関する、図１３の拡大ａ−ａ断面に相当する図。
【図２】同じく、図１３の拡大ｂ−ｂ断面に相当する図。
【図３】同じく、図１６のｃ部に相当する図。
【図４】同じく、ラック軸の製造工程を示すフローチャート。
【図５】ラック軸を製造する為の、素材及び中間素材の断面図（Ａ）、及び、第二中間素材の、ラック歯を形成した位置での断面図（Ｂ）。
【図６】第二中間素材の曲がりを測定する際の、軸方向に関する、この第二中間素材の支持箇所と振れの測定箇所とを表した略図。
【図７】第二中間素材の曲がりを測定する際の、円周方向に関する、この第二中間素材の支持箇所と径方向位置の測定箇所とを説明する為の断面図。
【図８】軸方向に関する、第二中間素材の支持箇所と振れの測定箇所との別例を示す、図６と同様の図。
【図９】ラック歯の形成範囲が異なる第二中間素材に関する、図７と同様の図。
【図１０】本発明の実施の形態の第２例を示す、図１のｄ部に相当する拡大図。
【図１１】ラック軸のＲ面取り部に軸方向の全長に亙る複数の凹部（Ａ）又は凸部（Ｂ）を形成した例を示す、このＲ面取り部とラックブッシュの内周面との摺接部の拡大断面図。
【図１２】本発明の対象となるラックピニオン式ステアリングギヤユニットを備えた自動車用ステアリング装置の１例を示す部分切断側面図。
【図１３】図１２の拡大ｅ−ｅ断面図。
【図１４】図１３の拡大ａ−ａ断面図。
【図１５】図１３の拡大ｂ−ｂ断面図。
【図１６】図１２の拡大ｆ−ｆ断面図。
【図１７】従来のラック軸の製造工程の１例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［実施の形態の第１例］
請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第１例に就いて、図１〜７を参照しつつ説明する。尚、本例の特徴は、ラック軸７ａの外周面の形状と、１対のラックブッシュ１８ａ、１８ａの内周面の形状と、押圧手段１０ａを構成する押圧部材２２ａの先端面の形状と、前記ラック軸７ａの製造方法とにある。その他の部分の構造及び作用は、前述の図１２〜１６に示した従来構造の場合と同様であるから、同等部分には同一符号を付して、重複する図示並びに説明は省略若しくは簡略にし、以下、本例の特徴部分を中心に説明する。
【００２８】
本例の場合、図１〜３に示す様に、前記ラック軸７ａの外周面のうち、このラック軸７ａの前面（図１〜３に於ける上面）の軸方向一端寄り部分に形成されたラック歯１７ａから外れた部分の断面形状は、軸方向の全長に亙り、同一の非円形形状になっている。具体的には、正八角形の各頂点部分を、それぞれ前記ラック軸７ａの中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧に置き換えた、略正八角形状になっている。即ち、この様なラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分には、前記略正八角形状の各直線部に対応する部分に、それぞれ平面部２５、２５が配置されており、前記各円弧部に対応する部分に、それぞれＲ面取り部２６、２６が配置されている。
【００２９】
又、本例の場合、図１〜２に示す様に、前記両ラックブッシュ１８ａ、１８ａの内周面を、単なる円筒面としている。そして、これら両ラックブッシュ１８ａ、１８ａの内周面を、前記ラック軸１７ａの外周面のうち、前記各Ｒ面取り部２６、２６部分にのみ、軸方向の摺動を可能に接触させている。
又、本例の場合、図３に示す様に、前記押圧手段１０ａを構成する押圧部材２２ａは、先端面に、１対の平坦な押圧面２７、２７を備えている。そして、これら両押圧面２７、２７を、前記ラック軸７ａの背面（図１〜３に於ける下面）に存在する１対の平面部２５、２５に対し、非円形係合させた状態で、軸方向の摺動を可能に接触させている。
【００３０】
又、本例の場合、前記ラック軸７ａは、図４に示す様な工程順で製造する。この図４に示した本例の工程順と、前述の図１７に示した従来の工程順とを比べれば分かる様に、本例のラック軸７ａは、従来のラック軸７（図１３〜１６参照）とほぼ同様の工程順で製造する。但し、本例の場合、最初の工程（Ｓ１）で用意する素材は、図５の（Ａ）に示す様な断面形状を有する引抜材２８である。この引抜材２８の外周面の断面形状は、前記ラック軸７ａの外周面のうち前記ラック歯１７ａから外れた部分の断面形状と、外径寸法を含めて実質的に同一である。即ち、前記引抜材２８の外周面には、前記ラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分と同様、その断面形状の各直線部に対応する部分に、それぞれ平面部２５、２５が配置されており、同じく各円弧部に対応する部分に、それぞれＲ面取り部２６、２６が配置されている。この様な引抜材２８は、この引抜材２８の断面形状と同じ断面形状のダイス穴を有するダイスを用いて、前記ラック軸７ａを構成する金属材料（例えば、断面形状が円形のコイル材）に引抜加工を施す事により、容易に得られる。
【００３１】
上述の様に、本例の場合には、素材である引抜材２８の外周面の断面形状が、前記ラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分の断面形状と、外径寸法を含めて実質的に同一である。この為、続く焼鈍の工程（Ｓ２）を経た後、外径研削（図１７参照）の工程（Ｓ３）を経る事なく、切断の工程（Ｓ４）に移行する。この切断の工程（Ｓ４）では、前記引抜材２８を所定の長さに切断して成る、中間素材２９を得る。そして、続く両端加工の工程（Ｓ５）を経た後、歯加工の工程（Ｓ６）に移行する。この歯加工の工程（Ｓ６）では、前記中間素材２９の前面の軸方向一部分に、前記ラック歯１７ａを形成する。これにより、このラック歯１７ａを形成した軸方向位置に於いて、図５の（Ｂ）に示す様な断面形状を有する、第二中間素材３０を得る。但し、本例の場合、上述の様にラック歯１７ａを形成する作業は、前記中間素材２９の外周面のうち、このラック歯１７ａを形成すべき部分から外れた部分であって、且つ、前記各平面部２５、２５のうちの少なくとも２つの平面部を、図示しない治具により押さえた状態で行う。尚、前記Ｓ６でのラック歯１７ａの加工方法は、従来から知られている各種の加工方法を採用する事ができ、例えば、このラック歯１７ａを全長に亙って一度に加工する、総型ブローチによる加工方法を採用する事もできる。
【００３２】
そして、本例の場合には、続く熱処理の工程（Ｓ７）を経た後、曲り直しの工程（Ｓ８）に移行する。この曲り直しの工程（Ｓ８）では、先ず、前記第二中間素材３０の曲がりを測定する。具体的には、従来から知られている、断面形状が円形である丸棒の曲がり測定を行う場合と同様、図６に示す様に、前記第二中間素材３０の軸方向両端部（軸方向に関して前記ラック歯１７ａから外れた部分）を、１対のＶブロック３１、３１の上面に載せた状態で、この第二中間素材３０を回転させる。そして、この回転に伴って生じる、この第二中間素材３０の軸方向中間部（軸方向に関して前記ラック歯１７ａから外れた部分）の振れを、マイクロメータやレーザ距離測定器等の測定器３２により測定する。そして、この測定結果に基づいて、この第二中間素材３０の曲がりを求める。但し、この場合、前記１対のＶブロック３１、３１の上面による、前記第二中間素材３０の軸方向両端部の支持、並びに、前記測定器３２による、この第二中間素材３０の軸方向中間部の振れの測定は、何れも、この第二中間素材３０の外周面のうち、前記各Ｒ面取り部２６、２６に於いて行う。
【００３３】
この点に就いて、より具体的な説明を行う為に、図７に示す様に、前記各Ｒ面取り部２６、２６の周方向の存在箇所を、それぞれＰA、ＰB、ＰC、ＰD、ＰE、ＰF、ＰG、ＰHで表す事にする。本例の場合、前記第二中間素材３０の曲がりを測定する際には、前記各Ｒ面取り部２６、２６のうち、円周方向に隣り合う２箇所のＲ面取り部を、前記１対のＶブロック３１、３１の上面により支持する。そして、この状態で、当該２箇所のＲ面取り部に対して径方向反対側に存在する別の２箇所のＲ面取り部の径方向位置を、前記測定器３２により測定する。そして、この様な測定作業を、前記第二中間素材３０の回転角度位置を変えながら、下記の表１に示す様な、複数の支持箇所と測定箇所との組み合わせに就いて行う。そして、この測定結果に基づいて、前記第二中間素材３０の軸方向中間部の振れの方向及び大きさを求める。更には、この振れの方向及び大きさに基づいて、前記第二中間素材３０の曲がりの方向（＝振れの方向）及び大きさ（＝振れの大きさ／２）を求める。
【表１】
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上述の様にして第二中間素材３０の曲がりを測定したならば、次いで、この第二中間素材３０の曲り直しの作業を行う。この曲り直しの作業は、この第二中間素材３０に対して、上述の様に測定した曲がりを解消できる方向及び大きさの力を加える事によって行う。
【００３４】
本例の場合には、上述した曲り直しの工程（Ｓ８）が完了した時点で、前記ラック軸７ａが完成する。即ち、本例の場合には、上述した曲り直しの工程（Ｓ８）を経た後、表面仕上げの工程（Ｓ９、図１７参照）を経る事なく、最後の洗浄の工程（Ｓ１０）を経て、前記ラック軸７ａの製造作業を完了する。従って、本例の場合、完成後のラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分は、前記引抜材２８の外周面である、引抜面のままになっている。
【００３５】
上述した様な本例のラック軸とその製造方法及びラックピニオン式ステアリングギヤユニットの場合には、前記ラック軸７ａのラック歯１７ａを、精度良く形成する事ができる。即ち、本例の場合、このラック軸７ａの中間素材２９の外周面の断面形状は、非円形になっている。又、この中間素材２９の前面に前記ラック歯１７ａを形成する作業は、この中間素材２９の外周面のうち、このラック歯１７ａを形成すべき部分から外れた部分を、当該部分に非円形係合させた治具により、押さえた状態で行う。この為、前記ラック歯１７ａを形成する際の、前記中間素材２９の回転防止効果を十分に高める事ができる。従って、前記ラック歯１７ａを精度良く形成する事ができる。
【００３６】
又、本例の場合、前記ラック軸７ａを製造する際には、素材である引抜材２８を得た段階で、完成後のラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分に必要な断面形状を得られる。この為、製造すべきラック軸７ａ毎に、当該部分に必要な断面形状を得る為の加工を施す必要がなくなる。従って、その分だけ加工工数を少なくする事ができ、製造コストの低減を図れる。
【００３７】
又、本例の場合には、前記ラック軸７ａを製造する際に行う、曲り直しの工程（Ｓ８）で、前記第二中間素材３０の曲り直し作業を精度良く行う事ができる。即ち、本例の場合、この第二中間素材３０の外周面の円周方向等間隔の８箇所には、Ｒ面取り部２６、２６が存在する。これら各Ｒ面取り部２６、２６は、曲率中心が前記第二中間素材３０の中心軸で総て一致しており、且つ、曲率半径も総て等しくなっている。この為、前述した様に、従来から知られている、断面形状が円形である丸棒の曲がり測定を行う場合と同様の方法で、前記第二中間素材３０の曲がりを、前記各Ｒ面取り部２６、２６を利用して、精度良く測定する事ができる。この為、この様に測定した前記第二中間素材３０の曲がりに基づいて、この第二中間素材３０の曲り直し作業を精度良く行う事ができる。従って、完成後のラック軸７ａの曲がりを、高レベルで小さくする事ができる。
【００３８】
又、本例の場合、前記ラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分の断面形状が、軸方向の全長に亙り、同一の非円形形状になっている。そして、この様なラック軸７ａの背面に存在する１対の平面部２５、２５に、前記押圧部材２２ａの先端面である１対の平坦な押圧面２７、２７を、それぞれ非円形係合させた状態で、軸方向の摺動を可能に接触させている。この為、これら両平面部２５、２５と両押圧面２７、２７との非円形係合に基づいて、使用時に於ける、前記ラック軸７ａの回転防止効果を高める事ができる。従って、前記ラック歯１７ａとピニオン歯１４（図１３、１６参照）との噛み合い状態を適正な状態に維持し易くできる。
【００３９】
又、本例の場合、前記ラック軸７ａの外周面のうち、前記ラック歯１７ａから外れた部分の加工方向である、前記素材となる引抜材２８の引抜方向と、当該部分に対する前記ラックブッシュ１８ａ、１８ａの内周面及び前記押圧部材２２ａの押圧面２７、２７の摺動方向とが、それぞれ前記ラック軸７ａの軸方向になっていて、互いに一致している。この為、前記ラック歯の外周面の表面粗さのうち、前記ラックブッシュ１８ａ、１８ａの内周面及び前記押圧面２７、２７との摺動方向に関する表面粗さを小さくして、これら各面同士の摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を小さくできる。更に、本例の場合には、上述した様に、前記ラック軸７ａの曲がりが、高レベルで小さくなっている。この為、前記各面同士の摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を、安定させる事ができる。従って、ステアリングホイール１（図１２参照）の操作感を向上させる事ができると共に、前記各摺接部の摩耗量を減らして、これら各摺接部の耐久性を高められる。
【００４０】
尚、本発明を実施する場合、前記第二中間素材３０の曲がりを測定する際に採用する、軸方向に関する、この第二中間素材３０の支持位置及び振れの測定位置は、それぞれ前述の図６に示した位置に代えて、例えば図８に示す位置とする事もできる。
又、前記第二中間素材３０の曲がりを測定する際に、軸方向に関する、この第二中間素材３０の支持位置と振れの測定位置とのうちの、少なくとも一方の位置が、前記ラック歯１７ａの軸方向位置と一致する場合には、例えば、次の様にして、当該振れの測定を行う事ができる。即ち、図９を参照しつつ説明すると、この様な場合には、前記表１に示した様な、複数の支持箇所と測定箇所との組み合わせに代えて、下記の表２に示す様な、複数の支持箇所と測定箇所との組み合わせに就いて、これら各測定箇所の径方向位置を測定する。これと共に、下記の表３に示す様な、複数の支持箇所と測定箇所との組み合わせに就いて、これら各測定箇所の径方向位置を測定する。この様にすれば、必要となる、総ての測定箇所ＰB、ＰC、ＰD、ＰE、ＰF、ＰG、ＰHの径方向位置を測定できる。この為、この測定結果に基づいて、対象となる軸方向位置に於ける、前記第二中間素材３０ａの振れを正確に求める事ができる。
【表２】
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【表３】
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【００４１】
［実施の形態の第２例］
図１０は、請求項１〜４に対応する、本発明の実施の形態の第２例を示している。本例の場合には、ラックブッシュ１８ｂの外周面のうち、円周方向に関して、ラック軸７ａの外周面に存在する各Ｒ面取り部２６と同位相の部分に、それぞれハウジング９の第一収容体１１の内周面と接触しない、逃げ凹部３３を設けている。これにより、前記ラックブッシュ１８ｂのうち、円周方向に関して、前記各Ｒ面取り部２６と同位相の部分を、径方向に関する弾性変形が可能な、ばね板部３４としている。そして、これら各ばね板部３４が発揮する径方向の適度なばね力に基づいて、これら各ばね板部３４の内周面を、前記各Ｒ面取り部２６に対して弾性的に摺接させている。
【００４２】
この様な構成を有する本例の場合には、前記各ばね板部３４の弾力に基づいて、前記ラック軸７ａの径方向のがたつきを抑えられる。又、前記各Ｒ面取り部２６と前記各ばね板部３４の内周面との摺接部の面圧を低く抑えられる為、これら各摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を低く抑えられる。その他の構成及び作用は、上述した実施の形態の第１例の場合と同様である。
【００４３】
又、本発明を実施する場合に、図１１の（Ａ）に示す様に、ラック軸７ａの外周面に存在する各Ｒ面取り部２６に複数の凹部３５、３５を、それぞれ軸方向の全長に亙って形成したり、同図の（Ｂ）に示す様に、ラック軸７ａの外周面に存在する各Ｒ面取り部２６に複数の凸部３６、３６を、それぞれ軸方向の全長に亙って形成したりする事もできる。これらの構成を採用すれば、前記ラック軸７ａの外周面とラックブッシュ１８ａ（１８ｂ）の内周面との摺接面積が少なくなると共に、これら両周面同士の間に潤滑油を保持可能な隙間が形成される。この為、これら両周面同士の摺接部に於ける軸方向の摺動抵抗を、より小さくできる。
又、前記各凹部３５、３５や前記各凸部３６、３６は、素材となる引抜材の製造と同時に（引抜加工によって）形成する事ができる。
尚、上述した様な、ラック軸の外周面とラックブッシュの内周面との摺動抵抗の低減を図る為の凹部や凸部は、このラック軸の外周面に設ける代わりに、このラックブッシュの内周面に設ける事もできる。
【００４４】
又、本発明を実施する場合、ラック軸の素材となる引抜材の外周面の断面形状に関しては、各頂点がこの引抜材の中心軸を中心とする曲率半径の等しい円弧になった略正八角形状になっていれば良く、その他の条件は特に問わない。例えば、前記各円弧部の周方向幅（これら各円弧部の曲率半径）は、任意の大きさに設定する事ができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  自在継手
４  中間シャフト
５  ステアリングギヤユニット
６  ピニオン軸
７、７ａ  ラック軸
８  タイロッド
９  ハウジング
１０、１０ａ  押圧手段
１１  第一収容体
１２  第二収容体
１３  第三収容体
１４  ピニオン歯
１５  転がり軸受
１６  転がり軸受
１７、１７ａ  ラック歯
１８、１８ａ、１８ｂ  ラックブッシュ
１９  係合凹部
２０  ガイド凸部
２１  係合凸部
２２、２２ａ  押圧部材
２３  ばね
２４  ボールジョイント
２５  平面部
２６  Ｒ面取り部
２７  押圧面
２８  引抜材
２９  中間素材
３０  第二中間素材
３１  Ｖブロック
３２  測定器
３３  逃げ凹部
３４  ばね板部
３５  凹部
３６  凸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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